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APPROFONDIMENTO SUL TITANIO Il titanio è un metallo sorprendente: scopriamone la storia e le caratteristiche peculiari

APPROFONDIMENTO SUL TITANIO Il titanio è un metallo sorprendente: scopriamone la storia e le caratteristiche peculiari

CENNI STORICI E AMBITI DI APPLICAZIONE

Il titanio fu scoperto relativamente di recente (1791) in Cornovaglia dal parroco William Gregor, laureato a Cambridge e chimico dilettante, che, esaminando la sabbia del fiume locale, individuò un elemento sconosciuto e che oggi sappiamo essere ilmenite, un ossido misto di ferro e titanio (FeTiO3). Poco dopo, il chimico tedesco Martin H. Klaproth isolò un’altra sostanza ignota, il rutilo (TiO2), e dimostrò che ilmenite e rutilo erano minerali (ossidi) di uno stesso metallo, che chiamò titanio. Le sue eccezionali caratteristiche meccaniche gli evocarono infatti la potenza primigenia delle figure mitologiche dei Titani.

Il titanio è il nono elemento, ed il quarto metallo, più abbondante sulla crosta terrestre (dopo il ferro, l’alluminio e il magnesio). Tuttavia, per la produzione di titanio puro si dovette attendere più di un secolo: il processo produttivo infatti si rivelò molto complesso a causa della tendenza di questo metallo a reagire con i gas dell’atmosfera e in particolare con l’ossigeno. A questa complessità si deve anche il costo elevato di questo materiale.

Grazie all’elevata resistenza meccanica, alla leggerezza e alla capacità di sopportare temperature estreme, il primo ambito di applicazione industriale del titanio fu quello aereonautico, a partire dagli anni ’30. L’esempio più noto di impiego del titanio nel settore aerospaziale è quello del celeberrimo ricognitore statunitense Lockheed SR-71, noto con il nome di “Blackbird”, realizzato utilizzando per il 93% tre diverse leghe di titanio. L’aereo era in grado di superare i Mach 3 (ovvero tre volte la velocità del suono), le superfici venivano sottoposte a temperature superiori ai 300°C, a causa dell’enorme compressione subita dall’aria circostante: temperature così elevate portavano addirittura ad un cambio di colore della carlinga dell’aeromobile che dal nero virava al blu. La stessa conquista della Luna nel 1969 non sarebbe stata possibile senza l’utilizzo decisivo nelle missioni Apollo di questo elemento.

Ma le caratteristiche uniche del titanio non finiscono qui: è anche il metallo che possiede la migliore resistenza alla corrosione, con la sola eccezione del platino. A contatto con l’ossigeno dell’aria o dell’acqua forma sulla superficie uno strato di ossido resistente e protettivo che ne garantisce anche una buona protezione dall’erosione. Dunque fin dall’inizio trovò impiego anche in marina e fu utilizzato - e trova tutt’oggi notevole applicazione - nel settore nautico.

L’elevata resistenza alla corrosione indussero presto ad utilizzarlo nei settori chimico e petrolchimico, nonché per gli per impianti di dissalazione dell’acqua di mare.

Le problematiche estrattive rendono a il titanio ancora un materiale costoso ed esclusivo. Tuttavia gli ambiti di applicazione negli ultimi tempi si sono moltiplicati: aTtualmente molti prodotti di consumo sono realizzati in titanio: mazze da golf, biciclette, orologi, lenti per occhiali e montature.

Uno degli ultimi impieghi del titanio è stato quello in campo architettonico come elemento di rivestimento degli edifici.

 

L’occasione è stata fornita dal progetto per il museo Guggenheim di Bilbao, in cui l’arch. F. Gehry ha impiegato per l’involucro esterno il titanio in un modo fortemente innovativo, sia per avere utilizzato un materiale fino ad allora mai utilizzato per questo scopo, sia per essere ricorso ad una tecnologia di software IBM, il programma CATIA 3D (si legge CATIAí), fino ad allora applicato esclusivamente in campo aerospaziale.

Il titanio non è solo materiale dalle sorprendenti proprietà meccaniche e chimiche, ma è anche amico dell’uomo, perché è uno dei pochi metalli completamente atossici e biocompatibili.

Proprio grazie alla sua atossicità e buona compatibilità biologica con tessuti e ossa umane, incominciò ad essere impiegato nel settore biomedicale e chirurgico per protesi, impianti dentali, pacemaker, strumenti chirurgici.

Proprietà del titanio in sintesi

  • Resistenza alla corrosione eccellente, paragonabile a quella del platino;
  • Elevata resistenza all’abrasione e all’impatto;
  • Leggerezza (densità pari a circa il 50% di quella del rame e il 60% di quella dell’acciaio);
  • Elevata inerzia termica e buona resistenza al calore;
  • Buona lavorabilità;
  • Amagneticità;
  • Atossicità;
  • Non inquinante.

La Cina è attualmente il principale produttore di titanio ed è anche il Paese con le riserve di titanio più grandi del mondo, concentrate soprattutto nella provincia del Sichuan, con la principale fonte da ilmenite. Altri Paesi produttori nell’ordine sono la Russia, il Giappone, il Kazakistan, l’Ucraina, l’India, gli Stati Uniti.

PERCHÉ PORTARE IL TITANIO IN CUCINA?

Grazie all’esperienza maturata nel settore del pentolame e alla sua approfondita conoscenza dei materiali, l’ingegner Lucidi già da molti anni ha pensato di utilizzare il titanio per la produzione degli strumenti di cottura. Durante la cottura degli alimenti, infatti, pentole e padelle sono sottoposte ad un forte stress chimico e fisico.

L’elevata resistenza alla corrosione e al calore associate all’atossicità fanno del titanio il materiale ideale per il contatto con gli alimenti in cottura:

  • resiste perfettamente all’aggressione da parte di ingredienti sia acidi che alcalini senza interagire con essi,
  • sopporta temperature anche molto elevate (come quelle che si raggiungono quando ad esempio si preriscalda a secco una padella per grigliare una bistecca) senza decomporsi e rilasciare gas.

L’associazione con una lamina interna di alluminio – metallo leggero e dotato di ottima conducibilità termica - conferisce alle padelle Tritania una capacità di risposta al calore vivace ed un’ottimale distribuzione della temperatura su tutta la superficie della pentola, comprese le pareti.

IL TITANIO UTILIZZATO PER LE UNITÀ DI COTTURA TRITANIA

Il titanio è classificato in base ai gradi: i gradi da 1 a 4 sono tutti commercialmente puri e differiscono solo per la quantità di ossigeno, da cui deriva la maggiore o minore formabilità.

Il materiale utilizzato per la superficie delle unità di cottura Tritania è titanio di grado 1: è il più duttile e puro di questi gradi, possiede dunque la maggiore formabilità, associata ad ottima resistenza alla corrosione ed elevata resilienza.

L’azienda Aretè acquista il titanio da vari produttori dislocati in tutto il mondo, tutti certificati da Boeing e Aerbus e questo garantisce il rispetto di elevati standard qualitativi.

Il titanio viene poi dato ad un’azienda metallurgica che realizza il trilaminato, la materia prima delle unità di cottura Tritania. Il trilaminato si ottiene preriscaldando il titanio l’alluminio e l’acciaio inossidabile e laminandoli assieme in modo che formino un corpo unico.

I dischi di trilaminato vengono infine sottoposti alle diverse fasi del processo di lavorazione per trasformarli in unità di cottura di forme e dimensioni diverse: imbutitura, calibratura, rifilatura, satinatura esterna, sabbiatura interna, montaggio maniglie e laseratura sono svolti da aziende specializzate dislocate in Lombardia e Piemonte.

Bibliografia

Monica Cariola, Il titanio. Un metallo dalle molteplici applicazioni. Analisi tecnologica e valutazioni economiche, Franco Angeli Editore, 1997 - Aurelio Burdese, Metallurgia e tecnologia dei materiali metallici, UTET,1992